此次涉及零件加工表面纹理加工方法的研究,具体涉及一种通过控制激光冲击强化路径重构加工表面纹理的方法。
在振动等随机循环载荷作用下相互连接的机械构件之间易产生幅度为几十微米量级的微小相对运动,由此产生的微动损伤会导致疲劳裂纹过早成核。这是相互接触的零部件发生疲劳断裂失效的重要原因,会严重降低构件的服役寿命和服役安全性。
如何针对性地提出简单可靠的表面强化处理方法,对面向构件功能和性能的制造具有十分重要的意义。
激光冲击强化作为一种广泛采用的用于提高零件和构件疲劳寿命的表面强化方法,主要得益于其能够在加工表面的表层和次表层内引入很大的残余压应力,从而有效地提高构件抵抗疲劳裂纹扩展的能力。
然而,在激光冲击强化过程中,由于激光冲击的等离子体在零件待处理表面爆破后能产生高达1gpa的冲击载荷,使得零件表面发生明显的塑性变形,形成许多不均匀分布的微小凹坑。
因此,零件原始表面的纹理特征状态发生了改变,并进一步影响到零件表面的功能和性能特性,激光冲击强化引入的残余压应力可以提高疲劳裂纹的扩展寿命,但却不能明显提高疲劳裂纹的萌生寿命。
原因在于通过常规的激光冲击强化路径所构建的表面纹理特征在微观层面具有无序性,因而无法通过所得到的表面纹理控制微动疲劳裂纹的萌生行为。